CN102182396B - 一种可让开孔口的岩芯钻机动力头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可让开孔口岩芯钻机动力头，包括箱体、上箱盖、主动齿轮轴、水龙头接头、液压马达、被动齿轮、取样器管、心轴，所述心轴和被动齿轮通过花键连接，主动齿轮轴、心轴和箱体、上箱盖之间由滚动轴承连接，主动齿轮轴预留有轴孔和键槽连接液压马达，箱体与上箱盖之间由定位销定位，用螺钉连接，取样器放置在取样器管的内腔，冲洗液通过心轴内腔输送到钻头处；取样时动力头横向移动让开钻杆孔口，取样器管到达钻杆孔口位置，放下取样器管中的取样器取样，取样器管引导取样器进入钻杆孔口。本动力头结构紧凑，密封性好，通过让开钻杆孔口实现绳索取芯。各部件之间采用动密封或静密封方式密封，可以用于水下环境，也适用于陆地岩心钻探。

Description

一种可让开孔口的岩芯钻机动力头

技术领域

本发明涉及一种地质钻探设备，具体地说是一种可让开孔口的岩芯钻机动力头，属于地质勘探领域。

背景技术

海洋蕴藏着丰富的资源，有甚至可以颠覆现有社会结构的生物和矿产资源，是人类未来发展的战略性矿产资源、金属资源、水资源和食物资源基地，海底钻探技术是开展海洋地质调查、资源勘探和矿产评估的基本保证。沉没式海底岩心钻机是海底钻探设备中比较先进的一种取样方式。在海底钻探中，钻探设备置于海床上，操作员可以在母船上进行远程控制。在海底钻探中，除了要达到陆地钻机的同等水平要求之外，还对钻机的自动化程度、远程控制性能、密封性能、可靠性等有较高要求。

国内在海底勘探装备领域的研究起步较晚，近年来开始重视这方面的研究，现有钻机自动化程度普遍不高，需要人工辅助工作，依赖性较强，这造成钻机作业效率较低。对于常用的绳索取芯方式，取芯的自动化程度也不高。

目前国内海底前钻技术和岩芯钻机还存在以下问题：

1．钻探和取芯自动化程度不高，绳索取芯过程较为复杂，从而使远程控制和自动化钻探的难度增加。

2．防水密封性能不好，特别是水下动密封问题一直没有得到有效的解决，而且密封件在海水环境中工作更易腐蚀。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构科学紧凑，防水密封性好，工作可靠，可横向移动让开钻杆孔口实现自动化或者远程控制的钻进和绳索取芯作业的可让开孔口的岩芯钻机动力头。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种可让开孔口的岩芯钻机动力头，包括外箱体、动力机构、传动***和密封单元，所述的外箱体由箱体、上箱盖组成，箱体与上箱盖之间由定位销定位，用螺钉连接；动力机构为液压马达；传动***由主动齿轮轴和被动齿轮组成；密封单元包含有心轴上端盖、水龙头密封压盖、紧定螺钉、心轴下端盖、心轴密封压盖、心轴密封锁紧螺母对心轴与箱体之间实施动密封，各部件之间的静密封使用密封胶或O型圈；所述的上箱盖上连接有上端盖，上端盖上安装有液压马达，箱体和取样器管连接，箱体上带有导轨，导轨和托板上的导槽配合，托板安装在钻塔上，箱体和取样器管可沿托板上的导槽横向移动，使心轴让开钻杆孔口，取样器管对准钻杆孔口位置，取样器放置在取样器管的内腔实现取样；所述的心轴和主动齿轮轴、箱体、上箱盖之间由滚动轴承连接，心轴和被动齿轮通过花键连接，心轴通过螺纹连接钻杆，冲洗液通过心轴内腔输送到钻头处；所述的主动齿轮轴预留有轴孔和键槽连接液压马达。

本发明的可让开孔口的岩芯钻机动力头，所述的密封单元包括动密封和静密封两部分，由心轴上端盖、紧定螺钉、水龙头密封压盖、心轴下端盖、心轴密封压盖、心轴密封锁紧螺母组成对外箱体的动密封；心轴动密封是在心轴上端盖、水龙头密封压盖之间设置了密封圈，对心轴上端盖和心轴实现动密封，通过拧卸紧定螺钉调节调整密封的轴向压力；在心轴下端盖、心轴密封压盖之间也设置了密封圈，对心轴下端和箱体之间实现动密封，同时采用心轴密封锁紧螺母防止松动；所述的静密封包括箱体、上箱盖和液压马达之间的静密封，心轴上端盖与上箱盖之间，心轴上端盖与水龙头接头之间，以及心轴下端盖与箱体之间，使用密封胶或O型圈实现静密封。密封单元采用动密封和静密封结合，有效地解决了水下密封问题，使本发明的岩芯钻机动力头可以用于水底或陆上环境。

本发明的可让开孔口的岩芯钻机动力头，所述的心轴动密封是心轴可以转动，心轴上端盖相对箱体静止。

在进行绳索取样时，先将心轴与钻杆拧开，箱体和取样器管沿托板上的导槽横向移动，使心轴离开钻杆孔口，取样器管对准钻杆孔口位置，然后放下取样器管中的取样器进行取样。

本发明的岩芯钻机动力头与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明的岩芯钻机动力头结构科学紧凑，心轴可让开钻杆孔口的方式和取样器管的设计，使取样器管内的取样器经过横向移动对准钻杆孔口，便于绳索取芯实现自动化。

2、本发明的岩芯钻机动力头，密封结构设计合理，防水性能好，其中动密封结构设计更是具有特色，工作可靠，使用寿命长，适于水下岩心钻机，也可应用于陆地岩心钻探。

附图说明

图1为本发明一种可让开孔口的岩芯钻机动力头结构示意图。

图2为本发明的心轴密封结构示意图。

图3为本发明的水龙头接头处的密封结构示意图。

图4为本发明的动力头外观结构侧视示意图。

图5为本发明的心轴让开钻杆孔口的状态示意图。

上述图中：1箱体、2上箱盖、3上端盖、4主动齿轮轴、5心轴上端盖、6水龙头接头、7紧定螺钉、8水龙头密封压盖、9液压马达、10被动齿轮、11取样器管、12心轴、13心轴下端盖、14心轴密封压盖、15心轴密封锁紧螺母、16  V型密封圈、17钻杆孔口、18托板、19钻塔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：本发明的一种可让开孔口的岩芯钻机动力头，用于水下岩心钻机钻探，其结构如图1所示，包括外箱体、动力机构、传动***和密封单元，所述的动力机构为液压马达9；外箱体由箱体1、上箱盖2组成，箱体与上箱盖之间由定位销定位，用螺钉连接；传动***由主动齿轮轴4和被动齿轮10组成；密封单元包含有心轴上端盖5、水龙头密封压盖8、紧定螺钉7、心轴下端盖13、心轴密封压盖14、心轴密封锁紧螺母15对心轴12与箱体之间实施密封，各部件之间的静密封使用密封胶或O型圈实现；所述的上箱盖2上连接有上端盖3，上端盖3上安装有液压马达9，箱体1和取样器管11连接，箱体带有导轨，导轨和托板18上的导槽配合，托板安装在钻塔19上，箱体和取样器管可沿托板上的导槽横向移动，使心轴离开钻杆孔口，让取样器管对准钻杆孔口位置，取样器放置在取样器管的内腔实现取样；所述的心轴12和主动齿轮轴、箱体、上箱盖之间由滚动轴承连接，心轴和被动齿轮10通过花键连接，心轴通过螺纹固连钻杆，冲洗液通过心轴内腔输送到钻头处；所述的主动齿轮轴4预留有轴孔和键槽连接液压马达9。

所述的密封单元包括动密封和静密封两部分，由心轴上端盖5、紧定螺钉7、水龙头密封压盖8、心轴下端盖13、心轴密封压盖14、心轴密封锁紧螺母15组成对外箱体的动密封；心轴动密封是在心轴上端盖5、水龙头密封压盖8之间设置了V型密封圈16，对心轴上端盖5和心轴12实现动密封，通过拧卸紧定螺钉7调节调整密封的轴向压力；在心轴下端盖13、心轴密封压盖14之间也设置了V型密封圈16，对心轴12下端和箱体之间实现动密封，同时采用心轴密封锁紧螺母15防止松动；所述的静密封包括箱体1、上箱盖2和液压马达9之间的静密封，心轴上端盖5与上箱盖之间，心轴上端盖与水龙头接头之间，以及心轴下端盖13与箱体之间，使用密封胶和O型圈实现静密封。

本发明岩芯钻机动力头的心轴密封结构参见图2，所述的心轴下端盖13、心轴密封压盖14采用螺纹连接，心轴下端盖13、心轴密封压盖14与心轴12之间安装有一个V型密封圈16，同时在心轴密封压盖14上加装一个心轴密封锁紧螺母15防止螺纹连接松动。

本发明的岩芯钻机动力头，其中水龙头接头6处的密封结构如图3，在所述的水龙头密封压盖8与心轴12之间也安装有V型密封圈16，通过紧定螺钉7压紧水龙头密封压盖8，通过拧卸紧定螺钉7，调节V型密封圈16的轴向压力，使密封保持稳定，心轴12可以转动，而心轴上端盖5相对箱体静止，同时可以保证此处密封良好，冲洗液通过水龙头接头6、心轴上端盖5的通孔加注到心轴12的内腔中输送到钻头处。

实施例2：本发明的一种可让开孔口的岩芯钻机动力头，其外观结构如图4所示，本岩芯钻机动力头用于陆地岩心钻探，其工作过程是：动力头为钻进过程提供回转运动与回转转矩，同时提供冲洗液；准备进行绳索取样需要让开钻杆孔口时，先将心轴12与钻杆拧开，通过箱体1上的导轨与托板18上的导槽配合，箱体1和取样器管11相连，沿托板18上的导槽横向移动，使心轴12离开钻杆孔口17，让取样器管到达钻杆孔口17的位置，然后放下取样器管中的取样器进行取样，取样器管一方面存储取样器，另一方面引导取样器进入钻杆孔口。心轴让开孔口之后，动力头便从钻进状态切换到绳索取芯工作状态。心轴让开钻杆孔口的状态如图5所示，其中虚线所示是让开钻杆孔口之后，动力头的位置。应用本动力头达到排出岩屑与取芯的目的。

本发明的岩芯钻机动力头，设计合理，结构紧凑，让开钻杆孔口的方式和取样器管的设计，可以让绳索取芯的取样器经过横向移动对准钻杆孔口，便于绳索取芯实现自动化。本发明的动力头密封结构科学，防水性能好，工作可靠，使用寿命长，适于水下岩心钻机，也可应用于陆地岩心钻探。

Claims (2)

1.一种可让开孔口的岩芯钻机动力头，包括外箱体、动力机构、传动***和密封单元，其特征在于：所述的外箱体由箱体、上箱盖组成，箱体与上箱盖之间由定位销定位，用螺钉连接；动力机构为液压马达；传动***由主动齿轮轴和被动齿轮组成；密封单元包括动密封和静密封两部分，由心轴上端盖、紧定螺钉、水龙头密封压盖、心轴下端盖、心轴密封压盖、心轴密封锁紧螺母组成对外箱体的动密封；心轴动密封是在心轴上端盖、水龙头密封压盖之间设置了密封圈，对心轴上端盖和心轴实现动密封，通过拧卸紧定螺钉调节调整密封的轴向压力；在心轴下端盖、心轴密封压盖之间也设置了密封圈，对心轴下端和箱体之间实现动密封，同时采用心轴密封锁紧螺母防止松动；所述的静密封包括箱体、上箱盖和液压马达之间的静密封，心轴上端盖与上箱盖之间，心轴上端盖与水龙头接头之间，以及心轴下端盖与箱体之间，使用密封胶或O型圈实现静密封；所述的上箱盖上连接有上端盖，上端盖上安装有液压马达，箱体和取样器管连接，箱体上带有导轨，导轨和托板上的导槽配合，托板安装在钻塔上，箱体和取样器管可沿托板上的导槽横向移动，使心轴让开钻杆孔口，取样器管对准钻杆孔口位置，取样器放置在取样器管的内腔实现取样；所述的心轴和主动齿轮轴、箱体、上箱盖之间由滚动轴承连接，心轴和被动齿轮通过花键连接，心轴通过螺纹连接钻杆，冲洗液通过心轴内腔输送到钻头处；所述的主动齿轮轴预留有轴孔和键槽连接液压马达。

2.根据权利要求1所述的一种可让开孔口的岩芯钻机动力头，其特征在于：所述的心轴动密封是心轴可以转动，心轴上端盖相对箱体静止。

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